【手続補正書】
【提出日】平成18年10月3日(2006.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道の車体の下部であって、線路の頭部より上部で、かつ車輪が走行するとき障害にならない位置に車体と堅牢に取り付けられる構造体よりなる耐震脱線防止ラッチ装置を含む映像センサ付耐震脱線防止ラッチ作動システムにおいて、車輪の近傍で、線路との接触面を撮像できる位置に映像センサを備え、予め準備したデータに基づき、前記接触面の異常を検出できる機能を備え、前記映像センサで撮像した走行中の前記接触面のデータに基づき、前記耐震脱線防止ラッチ装置の一部をなす棒状のラッチに展伸する指令を与えられる機能を備え、前記棒状のラッチが線路の内側の線路の頭部の近傍にあって、車輪のフランジが走行する領域をその領域より線路の底面に向かって上下する構造であって、通常の走行時は車輪の踏面と等しいか、または前記踏面より上部にあって、前記接触面の異常を検出させられた直後に、前記異常の程度に応じて、前記フランジの先端より線路の底面に向かって、下部に先端が届く範囲が可変で展伸する構造であって、前記ラッチの上部にあって前記ラッチの回転を可能にさせる支点を備え、前記展伸した前記ラッチが線路の構造物に接触した時、前記ラッチが前記線路の構造物に押された分の回転することを特徴とする映像センサ付耐震脱線防止ラッチ作動システム。
【請求項２】
動力源を自己で備えることを特徴とする、請求項１に記載した映像センサ付耐震脱線防止ラッチ作動システム
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
地震の発生は地球を取り巻く大きなプレート間で発生する地震と、プレート内部で発生する地震に分けられる。前者の地震は日本の付近ではプレートの境界が海溝付近にあるため海溝型と呼ばれ、通常その震源地は陸地から離れた海溝付近にある。この型の地震に対して、列車の地震対策は発生を即時に検出して、列車を停車させ、災害を予防することになっている。その原理は地震の振動が震源地から放射状に拡散し伝播するが、振動の成分は地中を速く伝わるP ( Primary )波と遅く伝わるS ( Secondary )波や表面波があり、大きな揺れは後者のS波や表面波で引き起こされる。そこで、地震振動の検出器を地表面に多数分布させ、P波検出と同時に、電気信号で地震発生警報を発生させて、列車に伝達して、列車を停車させるシステムが構築されている。非特許文献１に列車に対する最新の地震対策の方法が説明されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
上記方法では、地震が検出されてから列車が停車するまでの期間に、列車を停車させる以外に積極的な防災措置が取られてない。これに対してＰ波検出直後に車両の車輪の近傍に取り付けられた棒状のラッチを車輪のフランジの走行する付近よりさらに線路の底面の方向に展伸させ、脱線を防止する耐震脱線防止ラッチ装置が出願されている。出願内容は特許文献１に示す。
【特許文献１】特願２００４−５２４４９
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題は以下の特徴を有する本発明によって達成される。すなわち、請求項１に記載した発明は、鉄道の車体の下部であって、線路の頭部より上部で、かつ車輪が走行するとき障害にならない位置に車体と堅牢に取り付けられる構造体よりなる耐震脱線防止ラッチ装置を含む映像センサ付耐震脱線防止ラッチ作動システムにおいて、車輪の近傍で、線路との接触面を撮像できる位置に映像センサを備え、予め準備したデータに基づき、前記接触面の異常を検出できる機能を備え、前記映像センサで撮像した走行中の前記接触面のデータに基づき、前記耐震脱線防止ラッチ装置の一部をなす棒状のラッチに展伸する指令を与えられる機能を備え、前記棒状のラッチが線路の内側の線路の頭部の近傍にあって、車輪のフランジが走行する領域を、その領域より線路の底面に向かって上下する構造であって、通常の走行時は車輪の踏面と等しいか、または前記踏面より上部にあって、前記接触面の異常を検出させられた直後に、前記異常の程度に応じて、前記フランジの先端より線路の底面に向かって、下部に先端が届く範囲が可変で展伸する構造であって、前記ラッチの上部にあって前記ラッチの回転を可能にさせる支点を備え、前記展伸した前記ラッチが線路の構造物に接触した時、前記ラッチが前記線路の構造物に押された分の回転することを特徴とする。
また、請求項２に記載した発明は請求項１に記載した発明に加えて動力源を自己で備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
車両の車輪が線路上を線路から外れることなく走行できる役割は車輪のフランジが持つ。この発明では線路のフランジが走行する付近に棒状のラッチを持つ耐震脱線防止ラッチ装置を設けて、線路と車輪の近傍に設置された映像センサの取得情報に基づいて、前記ラッチを作動させ、フランジが持つ脱線防止の役割を強化することを実現した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図１はこの発明にかかる映像センサ付耐震脱線防止ラッチ作動システムが車両に取り付けられる状態を示す。１は車体、２は車輪、３は線路、４は集電器、５は架線、６は耐震脱線防止ラッチ装置、７は映像センサ、８はラッチ作動判断・指令処理部、９は伝送ケーブルである。車両１は電車を想定した図であるが、電車以外の鉄道車両すべてに適応可能である。また、図１は車両を一両示しているが、列車を構成した場合、列車を構成する車両にこの発明は適応可能である。代表例として、架線５から集電器４を通じて電力を給電されて走行する電車によって、この発明の原理を説明する。映像センサ付耐震脱線防止ラッチ作動システムは耐震脱線防止ラッチ装置６、映像センサ７、ラッチ作動判断・指令処理部８、と伝送ケーブル９から成る。映像センサ７は車輪２と線路３の間隙状態を監視できる位置に取り付られ、監視して、取得した映像を伝送ケーブル９を通じ、ラッチ作動判断・指令処理部８に送信する。ラッチ作動判断・指令処理部８は前記映像データに基づいて、ラッチの展伸の必要性を判断して、耐震脱線防止ラッチ装置６に作動信号を送る。耐震脱線防止ラッチ装置６は上部が車体１に堅牢に取り付けられ、必要なときラッチが線路３の中部に達するような構造になっている。図１では耐震脱線防止ラッチ装置６が車輪２の中間に位置しているが、代表例として示したもので、実際は車体１と線路３の間の他の物体の障害にならないところであれば、いずれの箇所にも取り付け可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図２は線路３と耐震脱線防止ラッチ装置６の関係を示している。車輪２は点線で示してあるが、線路３の上の通常の走行できる状態を示し、車輪２のフランジ１１は車輪２が常に二本一組の線路３の内側から外れないようにさせる役割を持つ。通常の収納状態の耐震脱線防止ラッチの先端１０はフランジ１１と同じか、それよりZ軸に沿って、上に設定されている。図２は進行方向から見て、右側の状態を示したが、Z軸を中心とした線対称になる左側についても同様な構成である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図３はこの発明に係る映像センサ７が線路３と車輪２の接触面を撮像している状態を示す。１５は映像センサの視線である。映像センサ７は車輪２の近傍の車体１に取り付けられ、映像センサの視線１５で示される方向の車輪２と線路が接触する部分を撮像する。図３は一箇所の車輪部分を示しているが、車体あるいは列車の振動を正確に検出するため必要に応じて、同様な撮像箇所を車体１に複数個設置する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図４は線路３と耐震脱線防止ラッチ装置６が作動し、動作状態の耐震脱線防止ラッチの先端２０がフランジ１１の先端よりZ軸の負の方向に段階的に、かつ必要に応じて、深く展伸している時の状態を示している。２１は線路の頭部の底である。
地震波は線路３と車体１に対して力を及ぼし、線路３と車体１の物理的な性質に応じる固有な振動を発生させる。この時、車輪２も車体１の一部として、固有な振動をする。ここで言う振動には撃力によって発生するインパルス的な姿態も含む。線路３と車体１の物理定数が異なるので、両者は異なる振動をする。従って、ある時間帯において、線路３と車輪２の間に間隙が生ずる可能性があり、その間隙がフランジ１１の長さより大きくなり、同時にY軸の成分にも振動があったとするなら、フランジ１１が線路３の頭部に乗り、さらにY軸方向に移動すると、脱線する可能性がある。また、地震以外の異常な振動でも同様な現象が生ずる可能性がある。そのような時、図４の動作状態の耐震脱線防止ラッチの先端２０を、ラッチ作動判断・指令処理部８の指示に従って、Ｚ軸の負の方向に展伸させた場合、フランジ１１が線路の頭部３１に乗り上がる現象の発生を極端に小さくでき、脱線を防止できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図５はラッチ作動判断・指令処理部８の機能を示す。２２は正常時走行データ、２３は判断処理部、２４は映像データ、及び２５はラッチ作動指令部である。正常時走行データ２２は、予め取得した線路３と車輪２の走行時の大量かつ、多種類の接触状態のデータを、別に設置した高度な処理能力を持つ情報処理機で処理し、線路３と車輪２の関係が正常であることを判断できる基本的なデータである。映像データ２４は映像センサ７が車両の走行中リアルタイムで撮像している映像データである。判断処理部２３は予め与えられた判断基準に基づき、正常時走行データ２２と映像データ２４を比較して、動作状態の耐震脱線防止ラッチの先端２０の展伸の長さを算出して、ラッチ作動指令部２５に展伸の情報を送る。前記展伸情報は伝送ケーブル９を通じて、ラッチ作動判断・指令処理部８から耐震脱線防止ラッチ装置６に伝送され、前記ラッチを展伸させる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
線路３の頭部の内側は走行時、フランジ１１が通るので、フランジ１１の走行に障害になる物体は一切ない。しかし、フランジ１１の先端よりZ軸方向に負になる線路３の底面に近い部分には色々な物体が存在する。その一例を図６で示す。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図４で示す動作状態の耐震脱線防止ラッチの先端２０が線路の頭部の底２１より下部に展伸したとき、図６で示す線路の中部３２にある継ぎ目板３０に代表される物体と衝突する。線路３のX軸方向の多くの部分では動作状態の耐震脱線防止ラッチの先端２０は障害物に衝突することなく、脱線防止の機能を果たすが、線路３の特定な部分では上記衝突が発生する。このような部分での耐震脱線防止ラッチ装置６の破損を免れる構造を以下に説明する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この発明に係る映像センサ付耐震脱線防止ラッチ作動システムは車体１からの電力などの動力源で動作させることが可能であるが、地震の振動で架線５からの給電が中断する恐れがある。前記耐震脱線防止ラッチ装置６は内部に自ら電力を蓄積するか、または運動エネルギーを電力に変換できる動力源４７を持ち、これを用いて車体１からの給電の中断にもかかわらず、前記システムを動作させることも可能である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この発明の耐震脱線防止ラッチ装置６は通常の走行時にはラッチ４６の先端が図２で示されるような状態になっており、走行に障害が発生することはない。しかし、地震あるいは、他の原因による異常な振動により、映像センサ７が検出した映像データの基づき、線路３と車輪２の間の間隙がラッチ作動判断・指令処理部８で異常であると判断されたとき、展伸棒４１が展伸して、ラッチ４６を図４のような状態にさせて、脱線を防止する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【図１】実施例に係る鉄道車体と耐震脱線防止ラッチ装置の関係を示した図である。
【図２】実施例に係る収納状態の脱線防止ラッチと線路の関係を示した図である。
【図３】実施例に係る映像センサの取り付けの様子を示した図である。
【図４】実施例に係る動作状態の脱線防止ラッチと線路の関係を示した図である。
【図５】実施例に係るラッチ作動判断・指令処理部の機能を示した図である。
【図６】実施例に係る線路の継ぎ目板と線路の状態を示した図である。
【図７】実施例に係る耐震脱線防止ラッチ装置の構造を示した図である。
【図８】実施例に係る耐震脱線防止ラッチ装置が線路の構造物と接触した状態を示した図である。
【図９】実施例に係る耐震脱線防止ラッチ装置が列車に搭載されたときの状態を示した図である。
【図１０】従来の線路の構造を示した図である。
【図１１】脱線したときの列車の状態を示す図である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
１  車体
２  車輪
３  線路
４  集電器
５  架線
６  耐震脱線防止ラッチ装置
７  映像センサ
８  ラッチ作動判断・指令処理部
９  伝送ケーブル
１０  収納状態の耐震脱線防止ラッチの先端
１１  フランジ
２０  動作状態の耐震脱線防止ラッチの先端
２１  線路の頭部の底
２２  正常時走行データ
２３  判断処理部
２４  映像データ
２５  ラッチ作動指令部
３０  継ぎ目板
３１  線路の頭部
３２  線路の中部
３３  線路の底部
４０  車体への取り付け部
４１  展伸棒
４２  ラッチ取り付け板
４３  ラッチ支持板
４４  ラッチ回転支持部
４５  ラッチ回転支持バネ
４６  ラッチ
４７  動力部
６０  枕木
６１  砂利
７０  先頭の車両
７１  二番目の車両